ژئوممبرینها پس از ژئوتکستایلها، دومین گروه بزرگ از ژئوسنتتیکها را تشکیل میدهند و حتی حجم فروش آنها از نظر قیمت با ژئوتکستایلها برابری میکند.
ایرج رحیمی (دانشجوی کارشناسی زلزله دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی)
5. کاربردها:
ژئوممبرین ها امروزه کاربردهای بسیاری یافتهاند که همه آنها بهعملکرد اساسی این مصالح یعنی نفوذبندی ختم میشود. اهم کاربردهای ژئوممبرینها در فعالیتهای عمرانی، ژئوتکنیکی و زیست محیطی عبارتند از:
- آسترکاری کانالها، لوله ها و مخازن آبرسانی
- آسترکاری و پوشش روی زباله ها در مدفن های زباله یا زباله چالها (Landtills)
- حفاظت از سازه های بتنی که در معرض مواد شیمیایی خورنده هستند.
- پوشش جداره لولههای بتنی در شبکه جمعآوری فاضلاب
- آب بندی جداره تونلها
- کنترل خاک های تورمپذیر
- سدهای لوله ای شناور
اینک برخی از این کاربردها را با جزئیات بیشتری تشریح میکنیم.
5-1- کاربرد ژئوممبرین در سیستمهای آبرسانی:
با افزایش هزینههای استحصال و انتقال آب بهداشتی، ذخیره آب سالم از اهمیت و لزوم بیشتری برخوردار شده است. برای جلوگیری از بههدر رفتن آب و یا ورود مواد آلاینده از طریق آبهای زیرزمینی بهحوضچههای آب باید جداره مخزنها بهطور کامل آببندی شود. برای این منظور ژئوممبرینها بهترین گزینه هستند ضمن اینکه مواد آلاینده از خود در آب رها نمیکنند، قابل شستشو و گندزدایی هستند و از فرسایش جداره و در نتیجه کاهش حجم حوضچه (در حوضچههای خاکی) جلوگیری میکنند. در این حالت کنترل درصد اکسیژن محلول در آب بهسهولت امکانپذیر است.
کانالهای خاکی انتقال آب همواره با مشکل فرسایش و نشت (هدر رفتن آب از طریق نفوذ ) همراه هستند و کانالهای بتنی بهمرور زمان دچار ترکخوردگی و در نتیجه هرز رفتن آب میشوند. کاربرد یک لایه ژئوممبرین در جداره این کانالها مشکل نشت آب را تا حد زیادی مرتفع میسازد و هزینههای نگهداری کانال را بهمراتب کاهش میدهد. با توجه بهمقاومت ژئوممبرین در برابر تابش آفتاب، تغییرات جوی یا حملات جوندگان، در کانالهای خاکی میتوان آنها را بدون روکش (مثلاً لایه خاک) نیز بهکار برد. در این حالت حجم خاکبرداری لازم کمتر است و بهلحاظ سطح صاف ژئوممبرینها، جریان آب آرامتر است.
5-2- کاربرد ژئوممبرین در زبالهچالها و حفظ محیط زیست:
افزایش روزافزون حجم زبالههای تولیدی، مساله حذف آنها را بهطرز صحیح و بهداشتی بهنحوی که کمترین آسیب را متوجه طبیعت سازد، بوجود آورده است. دفن زبالهها در زیر سطح زمین یکی از روشهای کلی است اما اگر همه جوانب، در نظر گرفته نشود ممکن است عواقب ناگواری را بهدنبال داشته باشد. زبالاب حاصل از رطوبت همراه با زبالهها یا رطوبت ناشی از نفوذ آب باران محتوی مواد آلاینده بسیاری است که در صورت نفوذ بهمحیط اطراف و خاک زیرین باعث آلودگی آبهای زیرزمینی یا نابودی زیست گیاهی منطقه میگردد. بنابراین لازم است جداره زبالهچالها بهطور کامل نفوذبندی شود. ژئوممبرین صاف برای آسترکاری کف زبالهچال و نوع آجدار آن بهمنظور تأمین پایداری بیشتر روی سطوح شیبدار بهکار میروند. معمولاً روی لایه ژئوممبرین یک لایه خاک ریخته میشود که جلوگیری از لغزش خاک روی آستر و لغزش خاک زیرین اهمیت خاصی دارد. بدین منظور میتوان از ژئوممبرینهایی که روی هر دو سطح خود آجدار هستند، استفاده کرد.
یکی از مسائل مهم دیگر در این اماکن، پیشبینی سیستم ردیاب نشت است. وجود چنین سیستمی برای اطمینان از عملکرد نفوذبندها ضروری است. سیستم ردیاب نشت معمولاً با قرار دادن یک لایه ژئونت زیر لایه ژئوممبرین ایجاد میشود. این لایه بهدلیل قابلیت زهکشی در راستای صفحه خود، نشت احتمالی را در کنارههای زبالهچال نمایان خواهد کرد.
پوشاندن روی زبالهها جهت جلوگیری از رسیدن رطوبت و یا دسترسی جوندگان ناقل بیماری به زبالهها انجام میشود. بدین منظور نیز میتوان از ژئوممبرین استفاده کرد که با توجه به امکان نشت نامساوی زبالهها در نقاط مختلف زبالهچال، باید از انعطافپذیری بسیار و مقاومت کافی در همه جهات برخوردار باشد که آزمایشهای انجام شده، تأییدکننده این خواص در مورد ژئوممبرین بوده است.
5-3- کاربرد ژئوممبرین در سیستمهای جمعآوری و تصفیه فاضلاب:
فاضلابهای شهری و صنعتی محتوی انواع و اقسام مواد شیمیایی هستند. همچنین واکنشهای شیمیایی بین این مواد منجر بهتولید اسیدها یا بازهای قوی میگردد. این مواد بسیار خورنده هستند و سریعاً لولههای فاضلاب و آدمروها (منهولها) را که غالباً بتنی هستند و یا تأسیسات تصفیه فاضلاب را مورد حملات شدید قرار میدهند. ژئوممبرینهای پلیاتیلن در برابر عوامل مخربی مثل اسیدها، بازها، هیدروکربنها و حملات میکروبیولوژیک بسیار مقاومند در صورتیکه جداره لولههای بتنی فاضلاب با استفاده از این صفحات پوشانده شود. هزینههای نگهداری شبکه فاضلاب بهشدت کاهش مییابد و عمر مفید آن تا چندین برابر افزایش پیدا میکند.
اتصال آستر و سطح بتن از طریق گلمیخهایی که روی سطح ژئوممبرین تعبیه میشود، تأمین خواهد شد. در مورد لولههای فاضلاب با سازههای جدیدالاحداث، این آسترها در جداره داخلی قالبهای بتن قرار داده شده، بتنریزی انجام میشود و در نتیجه گلمیخها در بتن تازه فرو میروند اما برای تعمیر سازههای موجود، آستر روی سطح بتن قرار داده شده، در فضای خالی بین آستر و بتن، دوغاب تزریق میشود و بدین طریق اتصال آستر و بتن حاصل میشود.
همچنین در لاگونهای هوادهی و تصفیه فاضلاب از آسترهای ژئوممبرین استفاده میشود که باید دارای دوام و مقاومت کافی در برابر مواد شیمیایی باشند.
5-4- کاربرد ژئوممبرین در تونلسازی:
تونلهایی که در دل کوهها حفر میشوند و یا تونلهای زیرزمینی مترو، بهدلیل نفوذ آبهای سطحی در معرض تراوش آب قرار دارند. شدت این مسأله بهجنس و نفوذپذیری لایههای خاک یا سنگ فوقانی بستگی دارد. جدار سنگی تونلها ابتدا بتنپاشی (Shotcrete) میگردد.
روی این سطح بتنی، یک صفحه ژئوتکستایل با قابلیت زهکشی در راستای صفحه خود (یعنی سطح نیمکروی تونل) قرار داده میشود. این لایه، آبهای تراویده را به دو مجرای لولهای در دو طرف منتقل میکند. سپس یک لایه ژئوممبرین روی سطح لایه ژئوتکستایل قرار گرفته، امکان عبور آب در راستای عمود برصفحه ژئوتکستایل را از بین میبرد.
آب نفوذکننده بهتونل، ممکن است در عبور از لایههای خاک بهنمکهای خورنده آغشته شود، لذا لازم است آسترهای بهکار رفته در برابر خوردگی بسیار مقاوم باشند. همچنین بهدلیل عمر مفید نسبتاً طولانی تونلها، دوام این صفحات باید آنقدر باشد تا هزینههای نگهداری تونل بهحداقل برسد.
5-5- کاربرد ژئوممبرین در کنترل خاکهای تورمپذیر:
در رسهای با پلاستیسیته (خمیر گونگی) زیاد قابلیت جذب رطوبت بسیار بالاست و این خاکها میتوانند در اثر جذب رطوبت فراوان، تا چندین برابر حجم اولیه خود انبساط یابند. در شرایطی که ابنیه عمرانی مثل راهها و ساختمانها بهناچار روی چنین خاکهایی ساخته میشوند. باید از تورم این خاکها بهنحو مناسب جلوگیری کرد. در غیر اینصورت، فشار وارد بر رو ساخت جاده یا پی ساختمان در اثر تورم خاک زیرین، باعث تخریب رو ساخت یا کفسازی ساختمان میشود.
5-6- کاربرد ژئوممبرین در جلوگیری از نفوذ گازها:
در مناطق سردسیر بههنگام زمستان که خاک سطحی یخ میزند. گازهایی که در اثر تجزیه سنگها (مثل رادون) یا زبالههای مدفون در خاک (مثل متان) تولید میشوند، چون راهی برای عبور از خاک یخبسته نمییابند، زیر لایههای سطحی بهسمت نقاط گرم مانند خانهها یا کارخانهها حرکت میکنند. با ایجاد یک حصار زیرزمینی در اطراف ساختمان میتوان از رسیدن آنها به زیر ساختمان و نفوذ بهدرون آن جلوگیری کرد. چنین حصاری با استفاده از سه لایه، بهترتیب ژئوتکستایل، ژئونت و ژئوممبرین ساخته میشود.
5-7- کاربرد ژئوممبرین در پوشش سطح مخازن آب:
در مخازن آب زیرزمینی، برای جلوگیری از تبخیر بیش از حد، ورود مواد آلاینده از طریق هوا و یا دسترسی حیوانات میتوان از پوششهای مناسب بهره گرفت. میتوان چنین سیستمی را با استفاده از صفحات ژئوممبرین بهطرز ساده و کم هزینهای ایجاد نمود. یک لایه ژئوممبرین سطح مخزن را میپوشاند و همراه با سطح آب بالا و پایین میرود.
5-8- سدهای غشایی شناور:
در سواحل دریایی که در معرض تغییرات شدید ارتفاع سطح آب در اثر جزر و مد هستند، این مسأله مشکلات زیادی را برای ساکنان منطقه بوجود میآورد و وقفههای متناوبی را در فعالیتهای آنها ایجاد میکند. با استفاده از یک لوله غشایی بزرگ (از نوع ژئوممبرین) که در طول خود از یک طرف بهکف دریا مهار شده است میتوان این مسأله را تا حدودی رفع نمود. این لوله در حالت عادی یا جزر آب زیر سطح آب قرار میگیرد. بههنگام شروع مد، پمپهای قوی، لوله را از هوا پر میکنند و ظرف مدت کوتاهی یک سد شناور بزرگ ایجاد میشود که از بالا آمدن سطح آب در نزدیکی ساحل جلوگیری میکند. چنین سدهایی بهطول چند صد متر، عرض 30m و ارتفاع 15m نیز ساخته شدهاند. ساخت چنین سدهایی برای کنترل سطح آب در شهر ونیز ایتالیا نیز پیشنهاد شده بود.